[發明專利]壓電聚合物膜元件、尤其是聚合物箔及其制造方法

無效

• 申請號: 201080055138.1
• 申請日: 2010-11-29
• 公開（公告）號: CN102804437A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: W·延寧格;J·瓦格納;R·格哈德;W·維爾格斯
• 申請（專利權）人: 拜耳知識產權有限責任公司
• 主分類號: H01L41/193
• 分類號: H01L41/193;H01L41/26
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 石克虎;林森

本發明涉及壓電聚合物膜元件，尤其是聚合物箔，包括聚合物基材，其中在聚合物基材中布置有空心顆粒。此外，本發明涉及用于制造這樣的聚合物膜元件的方法。

聚合物和聚合物復合材料已經大量地被用于商業應用。在這種情況下，功能聚合物作為有功分量在傳感器-和驅動器應用中日益重要。近年來，一種新種類的壓電聚合物，所謂的鐵電駐極體，日益成為研究熱點。鐵電駐極體也稱為壓電駐極體。鐵電駐極體由具有可長時間存儲電荷的空腔結構的聚合物材料構成。一些公知的鐵電駐極體具有多孔空腔結構且形成為發泡聚合物膜或聚合物膜的多層體系或聚合物織物。如果電荷根據其極性分布在空腔的不同表面，則每一個帶電的空腔是一個電偶極。如果現在使空腔變形，這將引起偶極尺寸的改變并導致外部電極之間的電流。鐵電駐極體能夠顯示出與其它壓電物質可比較的壓電活性。

在US4654546中描述了一種用于制造作為鐵電駐極體膜的前體的聚丙烯泡沫膜的方法。在此，將填料顆粒摻入該聚合物膜。例如采用二氧化鈦作為填料。在擠出之后雙軸拉伸聚丙烯膜，這樣在填充顆粒周圍形成小的空腔。這種方法此后也用于其它聚合物。因而，例如，M.Wegener，M.Paajanen，O.Voronina，R.Schulze，W.Wirges和R.Gerhard-Multhaupt在“Voided?cyclo-olefin?polymer?films：Ferroelectrets?with?high?thermal?stability”，第12屆國際駐極體研討會匯編(IEEE?Service?Center，Piscataway，New?Jersey，USA?2005)47-50(2005)中和Eetta?Mika?Paajanen，Ann-Mari和Hannu?Minkkinen，MichaelWegene；Olena?Voronina，Robert?Schulze，Wemer?Wirges和Reimund?Gerhard-Multhaupt在“Novel?Heat?Durable?Electromechanical?Film：Processing?for?Electromechanical?and?Electret?Applications”，IEEE?Transactions?on?Dielectrics?and?Electrical?Insulation?13，963-972(十月2006)中描述了環烯烴共聚物(COC)和環烯烴聚合物(COP)的鐵電駐極體膜的制造。發泡聚合物具有會出現泡沫大小分布廣范的缺點。由此，在隨后的充電步驟中，不是所有的泡沫都能夠均勻良好地充電。

用于制備發泡鐵電駐極體聚合物膜的另一方法是使用超臨界液體，例如用二氧化碳直接物理發泡均質膜。在Advanced?Functional?Materials?17，324-329(2007)，Werner?Wirges，Michael?Wegener，Olena?Voronina，Larissa?Zirkel和Reimund?Gerhard-Multhaupt“Optimized?preparation?of?elastically?soft，high?piezoelectric，cellular?ferroelectrets?from?nonvoided?poly(ethylene?terephthalate)films”中和在Applied?Physics?Letters?90，192908(2007)，P.Fang，M.Wegener，W.Wirges，和R.Gerhard?L.Zirkel“Cellular?polyethylene-naphthalate?ferroelectrets：Foaming?in?supercritical?carbon?dioxide，structural?and?electrical?preparation，and?resulting?piezoelectricity”中，該方法用聚酯材料，以及在Applied?Physics?A：Materials?Science?&?Processing?90，615-618(2008)，O.Voronina，M.Wegener，W.Wirges，R.Gerhard，L.Zirkel，和H.Münstedt“Physical?foaming?of?fluorinated?ethylene-propylene(FEP)copolymers?in?supercritical?carbon?dioxide：single?film?fluopolymer?piezoelectrets”中描述了選擇氟聚合物(氟化乙稀-丙烯共聚物)。